[發明專利]一種利用光照均衡法改善人臉視頻心率檢測的方法

有效

• 申請號: 202011489672.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112507930B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 謝巍;吳少文;魏金湖;周延;陳定權;許練濠;盧永輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06V40/16
• 分類號: G06V40/16;G06V10/25;G06V10/82;G06V10/77;A61B5/024
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

1.一種利用光照均衡法改善人臉視頻心率檢測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用可見光的攝像頭獲取人臉視頻圖像；

S2、利用多任務卷積神經網絡完成人臉、雙眼、鼻子以及嘴角的檢測及定位；

S3、根據人臉、雙眼、鼻子以及嘴角的定位信息，選取人臉視頻圖像感興趣區域ROI；

S4、根據人臉視頻感興趣區域ROI，將每幀感興趣區域ROI分解到色相H，飽和度S，亮度V顏色組成空間；對于亮度V通道，利用快速引導濾波算法提取場景的光照分量，并構造改進的二維伽馬函數，均衡人臉視頻圖像的光照分量；

S5、進行盲源分離，利用獨立成分分析FastICA算法，從每幀感興趣區域ROI的R、G、B三基色通道觀測混合信號中分離出獨立源信號；

S6、利用分離出的獨立源信號做快速傅里葉變換，根據皮膚反射光強度的周期變化推導出血液容積的周期變化，從而獲取心率信息，選擇獨立源信號中具有最大功率譜幅值的獨立源信號作為脈搏源信號，根據脈搏源信號幅值計算出心率值；

步驟S4中利用快速引導濾波算法提取場景的光照分量的具體步驟包括：

S401、利用快速引導濾波算法，根據引導圖像和輸入圖像之間的局部線性關系，在濾波窗口內重新計算每一個像素值，提取出光照分量，其中，輸入圖像為p，引導圖像為I，濾波輸出圖像為q，圖像內的像素點為k，在以像素點k為中心的半徑為r的濾波窗口ω_k內存在線性變換關系為：

其中，a_k和b_k為線性變換系數，在濾波窗口ω_k中為常數；q_i為第i個濾波輸出圖像；I_i為第i個引導圖像；

S402、利用濾波窗口ω_k計算線性變換因子(a_k，b_k)的最優值，獲取濾波輸出圖像q和輸入圖像p的最小差值；其中，濾波窗口ω_k中所使用的代價函數的表達式為：

其中，E(a_k,b_k)為代價函數；ε為控制線性變換因子a_k取值范圍的規則化參數，通過線性回歸的方法求解出a_k和b_k的最優值為：

其中，|ω|為濾波窗口ω_k內像素的數目；μ_k為濾波窗口ω_k中引導圖像I的均值；p_i為第i個輸入圖像；σ_k為濾波窗口ω_k中引導圖像I的方差；p_k為濾波窗口ω_k中的輸入圖像；為濾波窗口ω_k中p_k的均值；取濾波窗口ω_k內像素點為中心的多個濾波窗口ω_k內a_k和b_k均值為參數求解出q_i的表達式：

其中，為不同濾波窗口ω_k內a_k的均值；為不同濾波窗口ω_k內b_k的均值；

步驟S6中將分離出的獨立源信號做快速傅里葉FFT變換，公式如下所示：

其中，F(w)為頻域上的獨立源信號，f(t)表示時域上的獨立源信號，j表示虛數單位，t表示時間，w表示角頻率；

步驟S6中根據脈搏源信號幅值計算心率值，計算公式如下：

HR＝F_max*60

其中，HR為心率值，F_max是最大峰值對應的頻率。

2.根據權利要求1所述的人臉視頻心率檢測的方法，其特征在于，步驟S2中的多任務卷積神經網絡采用了多個級聯的網絡，其網絡結構包含了P-Net、R-Net、O-Net。